(57)【要約】【課題】  高分子電解質型燃料電池において、反応ガスが集電板などの金属に触れない構造をとることにより、金属イオンによる電解質の劣化を防止することを目的とする。また、冷却水が金属に触れない構造をとることにより、冷却水を介したセルの短絡を防止することを目的とする。【解決手段】 燃料電池の反応ガスの入口側および出口側が、電気絶縁性材料で構成された筒状のマニホールド部材５２ａ、５２ｂからなり、それらのマニホールド部材が、絶縁板とは独立して設けられており、かつ端板、絶縁板および集電板に設けられた透孔４１ａ、５１ａ、６１ａを貫通し、前記のマニホールド部材によって前記端板、絶縁板および集電板が反応ガスとの接触を遮断されている高分子電解質型燃料電池。【選択図】図２
2006012669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導電性セパレータ板、および前記導電性セパレータ板の間に挿入された電解質膜・電極接合体を具備し、前記電解質膜・電極接合体が高分子電解質膜および前記高分子電解質膜を挟む一対の電極からなるセル積層体、
前記セル積層体を集電板および絶縁板を介して挟む一対の端板、
前記端板を締結する締結手段、並びに
前記セル積層体に設けられた酸化剤ガスおよび燃料ガス各々の入口側マニホールド孔および出口側のマニホールド孔、および前記導電性セパレータ板に設けられて前記入口側マニホールド孔と出口側マニホールド孔を連絡するガス流路を含む酸化剤ガスおよび燃料ガスの供給手段
を含み、前記セル積層体の入口側マニホールド孔につながるガス導入部分および出口側マニホールド孔につながるガス排出部分が、それぞれ電気絶縁性材料で構成された筒状のマニホールド部材からなり、それらのマニホールド部材が、前記絶縁板とは独立して設けられており、かつ前記端板、絶縁板および集電板の前記マニホールド孔に対応して設けられた透孔を貫通しており、前記マニホールド部材によって前記端板、絶縁板および集電板が酸化剤ガスおよび燃料ガスとの接触を遮断されている高分子電解質型燃料電池。
【請求項２】
前記セル積層体の入口側マニホールド孔の末端部側および出口側マニホールド孔の始端部側の集電板に、前記各マニホールド孔に対応する部分にマニホールド孔より径の大きい透孔を有し、それらの透孔が電気絶縁性材料で構成された閉鎖部材により閉塞されている請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項３】
前記セル積層体に設けられた冷却水の入口側マニホールド孔および出口側のマニホールド孔、および前記特定の導電性セパレータ板に設けられて前記入口側マニホールド孔と出口側マニホールド孔を連絡する冷却水の流路を含む冷却水の供給手段
をさらに含み、前記セル積層体の入口側マニホールド孔につながる冷却水導入部分および出口側マニホールド孔につながる冷却水排出部分が、それぞれ電気絶縁性材料で構成された筒状のマニホールド部材からなり、それらのマニホールド部材が、前記絶縁板とは独立して設けられており、かつ前記端板、絶縁板および集電板の前記マニホールド孔に対応して設けられた透孔を貫通しており、前記マニホールド部材によって前記端板、絶縁板および集電板が冷却水との接触を遮断されている請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項４】
前記セル積層体の入口側マニホールド孔の末端部側および出口側マニホールド孔の始端部側の集電板に、前記各マニホールド孔に対応する部分にマニホールド孔より径の大きい透孔を有し、それらの透孔が電気絶縁性材料で構成された閉鎖部材により閉塞されている請求項３記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項５】
前記マニホールド部材が前記セル積層体側の端部に鍔部を有し、前記集電板の透孔が前記セル積層体側の径が大きい段付き孔であり、前記鍔部が前記集電板の段付き孔の径の大きい部分に位置し、前記鍔部とこれに隣接するセパレータ板との間には前記セパレータ板に設けられた溝にはめられたＯリングが挿入された請求項１または３に記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項６】
前記閉鎖部材は前記セル積層体側の径が大きい段付きであり、前記集電板の透孔が前記セル積層体側の径が大きい段付き孔であり、前記閉鎖部材の径の大きい部分が前記集電板の段付き孔の径の大きい部分に位置し、前記閉鎖部材とこれに隣接するセパレータ板との間には前記セパレータ板に設けられた溝にはめられたＯリングが挿入された請求項２または４に記載の高分子電解質型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子電解質型燃料電池の構造に関する。さらに詳しくは、複数の導電性セパレータ板、および前記導電性セパレータ板の間に挿入された電解質膜・電極接合体を具備するセル積層体、前記セル積層体を集電板および絶縁板を介して挟む一対の端板、前記端板を締結する締結手段を含む燃料電池における燃料ガスおよび酸化剤ガスの導入部分および排出部分の構造に関する。本発明は、さらに冷却水の導入部分および排出部分の構造にも関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子電解質型燃料電池は、電解質膜・電極接合体（ＭＥＡ）のアノード側に燃料ガスを、カソード側に酸化剤ガスをそれぞれ供給し、電解質膜を介した化学反応によって水を合成し、これによって生じる反応エネルギーを電気的に取り出すことを基本原理としている。
この種の燃料電池の代表的な構造を図４に示す。ＭＥＡ１０は、高分子電解質膜１１、これを挟むカソード１２およびアノード１３からなり、カソードおよびアノードの外周にはそれぞれガスケット１４および１５が配されている。
【０００３】
燃料電池の基本単位は、アノードに燃料ガスを供給・排出するガス流路の設けられたアノード側セパレータ板とカソードに酸化剤ガスを供給・排出するガス流路の設けられたカソード側セパレータ板によって、ＭＥＡを挟んだ構造である。積層燃料電池は、この基本単位を数十から数百段積層したものであって、２〜３セルに一段の割合で設けられる冷却部を有する。図の燃料電池は、４種のセパレータ板を用いている。
【０００４】
セル積層体１６の左端に配されたカソード側セパレータ板２２は、酸化剤ガスの流路３２を有する。セル積層体１６の右端に配されたアノード側セパレータ板２１は、燃料ガスの流路３１を有する。ＭＥＡ間に配されたセパレータ板２０は、カソードに対向する面に酸化剤ガスの流路３４を有し、アノードに対向する面に燃料ガスの流路３３を有し、従って、カソード側セパレータ板とアノード側セパレータ板を兼ねている。
【０００５】
冷却部は、アノード側セパレータ板２３とカソード側セパレータ板２４とを組み合わせた複合セパレータ板により構成される。カソード側セパレータ板２４は、カソードと対向する面に酸化剤ガスの流路３６を有し、反対側の面に冷却水の流路３８を有する。アノード側セパレータ板２３は、アノードと対向する面に燃料ガスの流路３５を有し、反対側の面に冷却水の流路３７を有する。セパレータ板２３と２４を冷却水の流路側を向き合わせて接合することにより、流路３７と３８により１つの冷却水の流路が形成される。
【０００６】
図４では簡単のため４セルのみ示した。セル積層体１６の両端には、集電板６および絶縁板５を介して端板４が重ね合わされ、これらを貫通するボルト７０とナット７１により締結され、ワッシャやバネ７２により締結圧がかけられる。
【０００７】
この燃料電池では、端板、絶縁板、集電板、セパレータ板、およびＭＥＡに設けられた共通の入口側マニホールド孔から各セパレータ板の各流路に反応ガスまたは冷却水が分配して供給され、出口側マニホールド孔から排出される。図４では、セル積層体１６の酸化剤ガスの入口側マニホールド孔１８ａが示されている。また、一方の端板４に設けられた酸化剤ガスのマニホールド孔１ａ、このマニホールド孔の縁部に溶接された酸化剤ガスの導入パイプ２ａが示されている。
【０００８】
パイプ２ａから導入された酸化剤ガスは、絶縁板および集電板に設けられたマニホールド孔、およびセル積層体１６の入口側のマニホールド孔１８ａから各カソード側セパレータ板のガス流路に流入して反応に供され、余剰の酸化剤ガスおよび生成物は出口側のマニホールド孔を経由して他方の端板に設けられたガス排出パイプ２ｂから排出される。同様に、燃料ガスは、一方の端板４に接合された導入パイプ３ａから入口側マニホールド孔、ガス流路、および出口側マニホールド孔を経由して排出パイプ３ｂから排出される。
【０００９】
集電板６は、直列に積層されたセル積層体からの電力を集電して外部に接続するための金属板であり、通常はステンレス鋼、銅、真鍮等の材質からなり、接触抵抗の低減と耐食のために金メッキ等が施される場合が多い。集電板６の一方には正極端子６ａが、また他方には負極端子６ｂがそれぞれ設けられている。絶縁板５は、端板４と集電板６を絶縁するために設けられる樹脂製板である。
【００１０】
端板４は、締結荷重を均等に電池に与えるための締結板であり、通常は機械加工されたステンレス鋼板にガスおよび冷却水を導入、排出するためのパイプを溶接したものである。また、これらの部材同士において水およびガスをシールするために、マニホールド孔の外周にはＯリングをはめる溝が設けられて、Ｏリングでシールを行うのが一般的である。図４ではＯリング８ａ、８ｂおよび２８などが示されている。
【００１１】
この種の燃料電池における問題は、端板と集電板の腐蝕である。そこで、この問題の解決のため、絶縁板と一体にマニホールドを構成する筒部を設けることにより、反応ガスおよび冷却水が金属製単板および集電板に触れない構造とする技術がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３３１９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
高分子電解質型燃料電池においては、通常反応ガスを加湿してセルスタックに供給する方法がとられる。このために、冷却水のマニホールド孔のみならず反応ガスのマニホールド孔も常に湿潤な状態にある。集電板に関しては、常時電位がかかっているために、電気化学的な腐蝕も生じる。この腐蝕によって生じる電池への悪影響は、主に以下の２点である。
【００１３】
一つは、各ＭＥＡに供給される湿潤なガスが、端板や集電板より発生する金属イオンを含むこととなるため、これら金属イオンがＭＥＡの電解質膜と不可逆的にイオン交換を行う。その結果、本来電池反応に与るべき電解質が減少し、電池特性が経時的に劣化することである。もう一つは、通常循環使用する冷却水が金属イオンで徐々に汚染されていくため、冷却水自体の導電度が経時的に上昇し、冷却水を介した各セルの短絡が起こり、出力が低下することである。すなわち、電池の金属部材の腐蝕は、電池寿命を損なう要因となっていた。
【００１４】
そこで、特許文献１では、絶縁板と一体にマニホールドを構成する筒部を設けることにより、電池の金属部材の腐食を防止しようとしている。しかしながら、この従来構成においては、集電板に均等な荷重を負荷し、それを伝達し、電極面の接触抵抗を面内均等に低減させることは困難である。
【００１５】
詳しく説明すると、ＭＥＡとセパレータ板などの構成部材との電気的接触抵抗を低減するため、また燃料ガスや酸化剤ガスが漏れないようにシール性を維持するためには、電池スタック全体を適度な強さで締め付けることが必要である。そのために、図４に示すように、多数の単電池を一方向に積み重ねた積層体１６の両端に、それぞれ集電板６、絶縁板５、および端板４を配置し、その両端板４の間を、金属製ワッシャやボルト７０を含む締結用部材を用いて締め付けて固定する方式が一般的に採られている。この場合、ボルトと端板の間にスクリューバネ７２や皿バネを挿入するなどの構成を採る場合もある。
【００１６】
この締結方法によって、締め付け時の締め付け圧力を恒常的に維持し、セパレータ板、電極、および電解質膜などの電池構成部材間の電気的接触を確保している。そのため、電極面全体に均等に荷重を負荷することが必要となる。従って、締め付け時に、端板部での反り、すなわち曲げ荷重による変形を抑制し、端板から絶縁板、絶縁板から集電板へと均等に力を伝達する必要がある。
【００１７】
しかしながら、特許文献１では、絶縁板に複数のマニホールド部を構成する筒部を一体に設けているので、絶縁板に対して、セパレータ板とのシール性を維持するための機械的精度を要求し、さらに電極の接触抵抗を低減させるための荷重を均等に負荷するために必要な機械的精度を同時に要求している。ここで、機械的精度とは、具体的には絶縁板の寸法精度と平面度と平行度である。このため、絶縁板から集電板に均等荷重を負荷し、それを伝達し、電極面の接触抵抗を面内均等に低減させ、なおかつシール性を維持することは困難となる。
【００１８】
また、この従来技術にあるように端板を絶縁板で構成すると、どうしても長大になる。すなわち、集電板、絶縁板、および端板で構成される締結構造部は、商品性を考慮するとコンパクト性が要求される。従って、強度が要求される端板を絶縁性の材料で構成すると、従来の金属製に比べどうしても長大になるという問題があった。
【００１９】
本発明は、反応ガスが金属に触れない構造をとることにより、金属イオンによる電解質の劣化を防止することを目的とする。
本発明は、また冷却水が金属に触れない構造をとることにより、冷却水を介したセルの短絡を防止することを目的とする。
さらに、本発明は、集電板に均等荷重を負荷し、それを伝達して電極面の接触抵抗を面内均等に低減できるような燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、燃料電池の反応ガスの入口側および出口側が、電気絶縁性材料で構成された筒状のマニホールド部材からなり、それらのマニホールド部材が、絶縁板とは独立して設けられており、かつ端板、絶縁板および集電板に設けられた透孔を貫通し、前記のマニホールド部材によって前記端板、絶縁板および集電板が反応ガスとの接触を遮断されている高分子電解質型燃料電池に関する。
本発明は、さらに燃料電池の冷却水の入口側および出口側についても前記反応ガスの場合と同様に構成した燃料電池に関する。すなわち、電気絶縁性材料で構成された筒状のマニホールド部材が、絶縁板とは独立して設けられており、かつ端板、絶縁板および集電板に設けられた透孔を貫通し、前記マニホールド部材によって前記端板、集電板および集電板が冷却水との接触を遮断されている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、反応ガスが集電板などの金属に触れない構造をとることにより、金属イオンによる電解質の劣化を防止することができる。また、冷却水が金属に触れない構造をとることにより、冷却水を介したセルの短絡を防止することができる。これによって長寿命の高分子電解質型燃料電池を提供することができる。また、マニホールド部材は、絶縁板とは独立に設けられているから、集電板に均等荷重を負荷し、それを伝達して電極面の接触抵抗を面内均等に低減するに際して、従来例のような障害とはならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の高分子電解質型燃料電池は、
複数の導電性セパレータ板、および前記導電性セパレータ板の間に挿入された電解質膜・電極接合体を具備し、前記電解質膜・電極接合体が高分子電解質膜および前記高分子電解質膜を挟む一対の電極からなるセル積層体、
前記セル積層体を集電板および絶縁板を介して挟む一対の端板、
前記端板を締結する締結手段、並びに
前記セル積層体に設けられた酸化剤ガスおよび燃料ガス各々の入口側マニホールド孔および出口側マニホールド孔、および前記導電性セパレータ板に設けられて前記入口側マニホールド孔と出口側マニホールド孔を連絡するガス流路を含む酸化剤ガスおよび燃料ガスの供給手段
を含み、前記セル積層体の入口側マニホールド孔につながるガス導入部分および出口側マニホールド孔につながるガス排出部分が、それぞれ電気絶縁性材料で構成された筒状のマニホールド部材からなり、それらのマニホールド部材が、絶縁板とは独立して設けられており、かつ前記端板、絶縁板および集電板の前記マニホールド孔に対応して設けられた透孔を貫通しており、前記マニホールド部材によって前記端板、絶縁板および集電板が酸化剤ガスおよび燃料ガスとの接触を遮断されている。
【００２３】
好ましい形態の高分子電解質型燃料電池は、前記セル積層体の入口側マニホールド孔の末端部側および出口側マニホールド孔の始端部側の集電板に、前記各マニホールド孔に対応する部分にマニホールド孔より径の大きい透孔を有し、それらの透孔が電気絶縁性材料で構成された閉鎖部材により閉塞されている。
【００２４】
より好ましい形態の高分子電解質型燃料電池は、前記マニホールド部材が前記セル積層体側の端部に鍔部を有し、前記集電板の透孔が前記セル積層体側の径が大きい段付き孔であり、前記鍔部が前記集電板の段付き孔の径の大きい部分に位置し、前記鍔部とこれに隣接するセパレータ板との間には前記セパレータ板に設けられた溝にはめられたＯリングが挿入されている。
【００２５】
他の好ましい形態の高分子電解質型燃料電池は、
前記セル積層体に設けられた冷却水の入口側マニホールド孔および出口側マニホールド孔、および前記特定の導電性セパレータ板に設けられて前記入口側マニホールド孔と出口側マニホールド孔を連絡する冷却水の流路を含む冷却水の供給手段
をさらに含み、前記セル積層体の入口側マニホールド孔につながる冷却水導入部分および出口側マニホールド孔につながる冷却水排出部分が、それぞれ電気絶縁性材料で構成された筒状のマニホールド部材からなり、それらのマニホールド部材が、絶縁板とは独立して設けられており、かつ前記端板、絶縁板および集電板の前記マニホールド孔に対応して設けられた透孔を貫通しており、前記マニホールド部材によって前記端板、絶縁板および集電板が冷却水との接触を遮断されている。
【００２６】
好ましい形態の高分子電解質型燃料電池は、前記セル積層体の冷却水の入口側マニホールド孔の末端部側および出口側マニホールド孔の始端部側の集電板に、前記各マニホールド孔に対応する部分にマニホールド孔より径の大きい透孔を有し、それらの透孔が電気絶縁性材料で構成された閉鎖部材により閉塞されている。
【００２７】
より好ましい形態の高分子電解質型燃料電池は、前記マニホールド部材が前記セル積層体側の端部に鍔部を有し、前記集電板の透孔が前記セル積層体側の径が大きい段付き孔であり、前記鍔部が前記集電板の段付き孔の径の大きい部分に位置し、前記鍔部とこれに隣接するセパレータ板との間には前記セパレータ板に設けられた溝にはめられたＯリングが挿入されている。
以下に、図面を参照して本発明による高分子電解質型燃料電池の構造を詳しく説明する。
【００２８】
《実施の形態１》
本実施の形態の燃料電池を図１および図２に示す。カソード側セパレータ板２２からアノード側セパレータ板２１までのセル積層体１６の構成は、図４のそれと全く同じである。ただし、図２では、ＭＥＡ１０は、高分子電解質膜、アノードおよびカソードなどの詳細を示していない。本実施の形態では、集電板、絶縁板および端板の構成が図４と異なる。
【００２９】
セル積層体１６の左端のセパレータ板２２に接する集電板６０ａは、酸化剤ガスの入口側マニホールド孔１８ａに対応する部分に、そのマニホールド孔よりも径の大きい透孔６１ａを有する。この透孔６１ａは、セル積層体１６側の径が大きくなった段付き孔である。左側の端板４０ａおよび絶縁板５０ａは、酸化剤ガスの入口側マニホールド孔１８ａに対応する部分に、それぞれマニホールド孔より若干径の大きい透孔４１ａおよび５１ａを有する。
【００３０】
端板４０ａ、絶縁板５０ａおよび集電板６０ａの前記透孔４１ａ、５１ａおよび６１ａには、酸化剤ガスの入口側マニホールド孔１８ａに連通した筒状のマニホールド部材５２ａが挿入されている。マニホールド部材５２ａは、電気絶縁性の合成樹脂からなり、一端には鍔部５４ａを有し、この鍔部が透孔６１ａの径の大きい部分に位置している。この鍔部５４ａの背面には、セパレータ板２２にマニホールド孔１８ａを囲むように設けられた溝にはめられたＯリング５８ａが接し、マニホールド部材５２ａとマニホールド孔１８ａとの接続部から酸化剤ガスが漏洩するのを防止する。マニホールド部材５２ａの他方の端部は、端板４０ａの外側に伸びて、酸化剤ガスの供給管と接続できるようになっている。
【００３１】
一方、セル積層体１６の右端に接する集電板６０ｂは、酸化剤ガスの入口側マニホールド孔１８ａに対応する部分に、マニホールド孔より径の大きい透孔６１ｂを有する。この透孔６１ｂは、セル積層体１６側の径が大きくなった段付き孔である。そして、この透孔６１ｂには、電気絶縁性の合成樹脂からなる段付きの閉鎖部材５６ｂが装着されている。閉鎖部材５６ｂは、その径の大きい部分が透孔６１ｂの径の大きい部分に位置し、その周縁部が透孔６１ｂの段部に接している。閉鎖部材５６ｂには、セパレータ２１にマニホールド孔１８ａを囲むように設けられた溝にはめられたＯリング５８ｂが接し、これによってマニホールド孔１８の端部からの酸化剤ガスの漏洩を防止する。集電板６０ａは正極端子６８ａを有し、集電板６０ｂは負極端子６８ｂを有する。
【００３２】
以上から明らかなように、マニホールド部材５２ａから導入される酸化剤ガスは、その中空部からセル積層体１６のマニホールド孔１８ａへ供給される。この際、酸化剤ガスは、金属製の端板４０ａ並びに集電板６０ａおよび６０ｂには一切接触しない。
【００３３】
一方、端板４０ｂ、絶縁板５０ｂおよび集電板６０ｂには、端板４０ａ、絶縁板５０ａおよび集電板６０ａに設けられた前記の透孔と同様の透孔が設けられ、その透孔にマニホールド部材５２ａと同様のマニホールド部材５２ｂが装着されている。このマニホールド部材５２ｂがセル積層体の酸化剤ガスの出口側マニホールド孔と連通している。また、酸化剤ガスの出口側マニホールド孔の始端部側においては、集電板６０ｂの透孔６１ｂに閉鎖部材５４ｂが嵌合しているのと同様に、集電板６０ａの透孔に閉鎖部材が嵌合している。従って、酸化剤ガスの出口側においても、ガスは金属製の端板４０ｂおよび集電板６０ｂには一切接触しない構造となっている。
【００３４】
この燃料電池では、左側に燃料ガスを導入するマニホールド部材５３ａを有し、右側に排出用のマニホールド部材５３ｂを有している。これらのマニホールド部材５３ａおよび５３ｂは、燃料ガスが端板および集電板に接触しないようにするための構造は、酸化剤ガスについて述べた構造と同様である。また、端板４０ａ側に冷却水の導入用マニホールド部材５５ａが、端板４０ｂ側に冷却水の排出用マニホールド部材５５ｂが設けられている。これらの部分において、冷却水が端板および集電板に接触しないようにするための構造もまた酸化剤ガスについて述べたものと同様である。このことは当業者には容易に理解できるであろう。
【００３５】
《実施の形態２》
本実施の形態の燃料電池を図３に示す。セパレータ板２２からセパレータ板２１までのセル積層体１６の構成、並びに端板、絶縁板および集電板に設けられたガスおよび冷却水の導入部および排出部におけるマニホールド部材や閉鎖部材の構成は、実施の形態１と同じである。
本実施の形態では、セルスタックに締結圧を加えるバネの配置部が実施の形態と異なる。すなわち、端板４０ａと絶縁板５０ａとの間に４組のバネ７４ａ、端板４０ｂと絶縁板５０ｂとの間に４組のバネ７４ｂをそれぞれ介在させている。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例を説明する。
《実施例１》
ポリプロピレン（日本ポリケム（株）製ＢＣ０６Ｃ）を成形材料として、射出成形法により酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水の導入用および排出用のマニホールド部材を形成した。また、ガスおよび冷却水の入口側マニホールド孔の末端部に設ける閉鎖部材、並びにガスおよび冷却水の出口側マニホールド孔の始端部に設ける閉鎖部材も同様の材料により成形した。これらを用いて図２に示す構造の４セル積層燃料電池を作製した。
【００３７】
端板はステンレス鋼ＳＵＳ３０４ブロックを機械加工したもの、集電板は快削黄銅板を機械加工し、これに０．５μｍ厚の金メッキを施したもの、セパレータ板はグラッシーカーボン（東海カーボン（株）製）を機械加工したものをそれぞれ用いた。ＭＥＡはプライメア  アセンブリー品（ジャパンゴアテックス（株）製）の外周にＥＰＤＭガスケット（タイガースポリマー（株）製）を配置したものを使用した。
【００３８】
比較例として、図４に示した４セル積層電池を製作した。これは、端板がステンレス鋼ＳＵＳ３０４ブロックを機械加工したものに、配管用のステンレス鋼ＳＵＳ３０４パイプを溶接したものであること、および絶縁板が変性ＰＰＥ(商品名ノリル  ＧＥ社製)に機械加工を施したものであること以外は、上記と同様の仕様である。
【００３９】
実施例および比較例の電池をセル温度７５℃に保持し、アノードに露点が７０℃となるように加温・加湿した純水素ガスを、カソードに露点が７０℃となるように加温・加湿した空気をそれぞれ供給し、燃料利用率８０％、空気利用率４０％、電流密度０．３Ａ／ｃｍ2の運転条件で寿命試験を行った。その結果を図７に示す。図７より明らかなように、実施例においては、比較例に比して寿命の改善が認められた。（この節を挿入しました）
【００４０】
また、上記４セルのスタックを各５台作って、上記運転条件で規定時間（２０００、４０００、６０００、８０００、１００００時間）運転した後、分解してＭＥＡを取り出し、ガス拡散電極を剥離して、触媒層付き電解質膜を露出させた。この電解質膜の規定サイズを王水で溶解した後、希硝酸に希釈してイオンクロマトグラフィーにかけ、電解質膜の重金属イオン交換度（白金およびルテニウムのピークを除外して計算）を測定し、図８の結果を得た。
図８より明らかなように、実施例では従来例に比して電解質膜の重金属汚染が小さく、上記の寿命の評価結果と相関があることが推定される。
【００４１】
《実施例２》
実施例１と同様の手法を用いて、図３に示す構造の燃料電池を製作した。成形材料にはポリフェニレンサルファイド（ＤＩＣ−ＰＰＳ−ＧＦ３０  大日本インキ（株）製）を用いた。このマニホールド部材を用いた場合の効果は実施例１と同様であった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように本発明によれば、長寿命の高分子電解質型燃料電池を提供することができる。従って、この燃料電池は、家庭用コジェネレーションシステムや電池自動車用に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１の燃料電池の側面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２の燃料電池を図１のII−II線に相当する部分で切った断面図である。
【図４】従来の燃料電池の一部を断面にした正面図である。
【図５】本発明の実施例による燃料電池と比較例の燃料電池の寿命特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例による燃料電池と比較例の燃料電池の電解質膜の重金属イオンの置換度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ＭＥＡ
１１  高分子電解質膜
１２  カソード
１３  アノード
１６  セル積層体
１８ａ  酸化剤ガスの入口側マニホールド孔
２０、２１、２２、２３、２４  セパレータ板
４０ａ、４０ｂ  端板
４１ａ、５１ａ、６１ａ  透孔
５０ａ、５０ｂ  絶縁板
５２ａ、５２ｂ  酸化剤ガスを通すマニホールド部材
５３ａ、５３ｂ  燃料ガスを通すマニホールド部材
５６ｂ  閉鎖部材
５５ａ、５５ｂ  冷却水を通すマニホールド部材
６０ａ、６０ｂ  集電板
７０  締結ボルト
７２、７４ａ、７４ｂ  バネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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